高性能钢筋混凝土结构的耐久性研究

摘要

目前，连云港市区的城市建设正处于大规模扩张阶段。由于连云港市区，尤其是东部城区紧临海滨，新建的钢筋混凝土结构物极易受海水或土壤中的腐蚀介质的腐蚀影响，造成结构（构件）过早破坏，丧失其耐久性，因此开展高性能钢筋混凝土结构的耐久性研究迫在眉睫。本文在总结以往研究成果的基础上，对海水或土壤中富含硫酸根离子和氯离子的连云港地区的高性能钢筋混凝土结构的耐久性研究主要开展了以下几个方面的工作，这种研究方法和研究成果对其它沿海城市具有一定的借鉴意义。 ⑴实验研究了硫酸根离子腐蚀机理和氯离子腐蚀机理。由于硫酸盐溶液的腐蚀，普通混凝土和高性能混凝土的体积膨胀率都增大，强度都减小；而普通混凝土的体积膨胀率和强度变化比高性能混凝土的大。由于氯盐溶液的腐蚀，普通混凝土和高性能混凝土的氯盐渗透深度都增大，其中的钢筋都遭受到一定程度的腐蚀；但高性能混凝土的氯盐渗透深度和钢筋锈蚀状况都比普通混凝土的轻。同时，本文分析了引起腐蚀的影响因素，并针对性地提出了预防腐蚀的措施。 ⑵根据实验确定了适合本实验条件的计算氯离子扩散系数的计算公式，并借助MATLAB工具修正了计算氯离子含量的Fick第二定律计算公式。采用修正后的计算公式所得的计算值与实验值吻合较好。经过评价发现高性能混凝土的耐腐蚀性更强，更能保障钢筋混凝土结构安全。 ⑶实验确定了造成钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的氯离子含量临界值，这为沿海地区的钢筋混凝土工程的耐久性设计规范的修订提供了有力的参考。 ⑷基于钢筋混凝土结构腐蚀破坏试验数据，运用人工神经网络方法建立用于评估钢筋混凝土结构强度和氯离子含量的物理模型。结果表明，该物理模型的测试值与实验值吻合较好。 ⑸基于人工神经网络和专家系统知识，开发了一套钢筋混凝土结构耐久性智能评估系统。该智能评估系统可在普通工程技术人员中推广，有助于提高其评估钢筋混凝土结构耐久性的能力；具有一定的工程实用价值。

目录

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第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.1.1钢筋混凝土结构耐久性研究背景

1.1.2混凝土结构耐久性研究的重要意义

1.2国内外对混凝土结构耐久性研究的现状

1.3本文研究内容及创新点

第二章SO42-环境中混凝土构件的腐蚀机理

2.1 SO42-的存在形式及腐蚀条件

2.1.1 SO42-的存在形式

2.1.2硫酸盐腐蚀产生和发展的条件

2.2普通混凝土的硫酸盐侵蚀机理

2.2.1盐在孔隙中的结晶作用对混凝土的腐蚀

2.2.2石膏腐蚀

2.2.3钙矾石腐蚀

2.2.4混凝土受硫酸盐腐蚀时的膨胀变形

2.3高性能混凝土抗硫酸盐腐蚀机理

2.3.1矿渣微粉对混凝土硬化性能的影响

2.3.2高性能混凝土的抗硫酸盐性能

2.4关于混凝土腐蚀的影响因素

2.4.1内在因素

2.4.2外在因素

2.5防腐措施

2.6小结

第三章SO42-环境中混凝土构件的实验研究

3.1引言

3.2实验原材料及试验设备

3.2.1原材料

3.2.2试验设备及工具

3.3试验方案及试验方法

3.3.1试验方案

3.3.2试验方法

3.4试验结果及分析

3.4.1硫酸盐腐蚀环境混凝土性能试验

3.4.2标准养护环境混凝土性能试验

3.4.3两种不同环境下混凝土性能试验

3.5技术经济评价

3.6小结

第四章Cl-侵蚀环境下混凝土结构的腐蚀机理

4.1氯离子的来源及传输机理

4.1.1氯离子的来源

4.1.2氯离子在混凝土中的传输机理

4.2氯离子引起钢筋锈蚀的机理

4.3 Cl-的扩散模型与扩散系数

4.3.1 Cl-的扩散模型

4.3.2 Cl-的扩散系数

4.4 Cl-临界浓度Ccr的确定

4.4.1普通钢筋混凝土中Ccr的确定

4.4.2高性能钢筋混凝土中Ccr的确定

4.5 Cl-环境下钢筋锈蚀的主要影响因素

4.6提高混凝土耐久性的措施

4.7小结

第五章Cl-环境中钢筋混凝土构件的实验研究

5.1引言

5.2实验原材料及试验设备

5 2.1原材料

5.2.2试验设备、工具及化学药品

5.3试验步骤及试验方法

5.3.1试验步骤

5.3.2试验方法

5.4试验结果及分析

5.5小结

第六章钢筋混凝土结构耐久性智能评估系统研究

6.1引言

6.2人工神经网络和专家系统的基本原理

6.2.1人工神经网络原理介绍

6.2.2专家系统原理的介绍

6.2.3基于神经网络的专家系统

6.3基于人工神经网络的钢筋混凝土结构耐久性评估模型建立

6.3.1运用BP神经网络评估SO42-对混凝土结构强度的影响

6.3.2运用BP神经网络评估Cl-对钢筋混凝土中钢筋的影响

6.4钢筋混凝土结构耐久性智能评估系统的结构

6.5钢筋混凝土结构耐久性智能评估系统

6.6小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2进一步研究展望及建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢